Rupture des solides désordonnés

Les solides désordonnés sont omniprésents dans notre vie quotidienne, qu’il s’agisse de vitres ordinaires ou de matériaux granulaires. Ils jouent un rôle si important que les Nations Unies ont déclaré que 2022 était l’année internationale du verre (IYOG2022). Mieux comprendre la fracture des solides désordonnés est également une préoccupation majeure de notre groupe. La complexité découle ici de l’interaction à plusieurs échelles (à la fois dans l’espace et dans le temps) entre le désordre microstructural et la redistribution globale des contraintes élastiques (ou élastodynamiques) à la suite d’événements de micro-fracturation, éventuellement médiés par des processus thermiquement activés dépendant de l’environnement.

Au cours des cinq dernières années, les travaux réalisés au SPHYNX se sont concentrés sur les régimes de fractures lentes et rapides :

• Tout d’abord, nous avons cherché à mieux comprendre le rôle joué par la structure du verre d’oxyde et d’autres propriétés[1], sur les propriétés de fissuration par corrosion sous contrainte des verres d’oxyde homogènes et à phases séparées[2].
• Deuxièmement, nous avons examiné comment la vitesse de séchage sélectionne le désordre mésostructuré et, par la suite, les propriétés mécaniques et de rupture des couches solides obtenues par séchage de suspensions nanocolloïdales[3].
• Troisièmement, nous avons étudié comment les ondes de stress émergent de l’interaction entre une fissure à croissance rapide et un défaut[4]. Enfin, un nouvel effort a été entrepris pour créer de nouveaux métamatériaux ultralégers résistant à la fois à la rupture et à la déformation. Ces nouveaux matériaux ont la particularité de présenter des architectures désordonnées isotropes[5], contrairement à de nombreux métamatériaux mécaniques standards, et des techniques d’IA sont actuellement utilisées pour optimiser leurs architectures.

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[1] M. Mama Toulou et al., Systematic approach to thermophysical and mechanical properties of SiO2–B2O3–Na2O glasses using molecular dynamics simulations, Journal of Non-Crystalline Solids 603, 122099 (2023).
[2] W. Feng  et al., Stress Corrosion Cracking in Amorphous Phase Separated Oxide Glasses: A Holistic Review of Their Structures, Physical, Mechanical and Fracture Properties 2, 412-446 (2021)
[3] A. Lesaine et al., Role of particle aggregation in the structure of dried colloidal silica layers, Soft Matter 7, 1589-1600 (2021)
[4] A. Dubois & D. Bonamy, Dynamic crack growth along heterogeneous planar interfaces: Interaction with unidimensional strips, Physical Review E 103, 013004 (2021) 
[5] A. Montiel et al. Procédé de fabrication d’un micro-treillis formé de micro-poutres reliées entre elles par des nœuds, patent deposited on 13 March 2022

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